专利名称：形成反色调图像的硬掩模方法
技术领域：
本发明涉及使用反色调硬掩模成像方法在器件上形成精细图案的方法。
背景技术：
光致抗蚀剂组合物用于缩微光刻方法，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的 制造中用于制造小型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的薄涂膜 施加于基底材料上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤该已涂覆的基底以使该 光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发并将涂层固定到基底上。该涂覆在基底上的光致抗蚀 剂接下来经历对辐射的成像式曝光。该辐射曝光导致该涂覆表面的曝光区域发生化学转变。可见光、紫外(UV)光、电 子束、远紫外线(euv)和X射线辐射能是目前缩微光刻方法中常用的辐射类型。在这一成 像式曝光之后，任选地烘烤经涂覆的基底，然后用显影剂溶液处理以溶解和除去该光致抗 蚀剂的经辐射曝光(正性光致抗蚀剂)或未经曝光区域(负性光致抗蚀剂)。正性作用光致抗蚀剂当它们对辐射进行成像式曝光时会使该光致抗蚀剂组合物 的对辐射曝光的那些区域变得更加可溶于显影剂溶液，然而没有曝光的那些区域保持相对 不可溶于显影剂溶液。因此，用显影剂对经曝光的正性作用光致抗蚀剂的处理使得涂层的 曝光区域被除去和在光致抗蚀剂涂层中形成正像。再次，露出位于下方的表面的所需部分。在需要亚半微米几何结构的情况下，经常使用对短波长(大约IOOnm到大约 300nm)敏感的光致抗蚀剂。尤其优选的是在200nm以下，例如193nm和157nm处敏感的深 UV光致抗蚀剂，其包含非芳族聚合物，光酸产生剂，任选地，溶解抑制剂，碱猝灭剂和溶剂。 高分辨率、化学放大的、深紫外(100-300nm)正色调光致抗蚀剂可用来将具有小于四分之 一微米几何结构的图像图案化。光致抗蚀剂还用来在基底上形成窄的经掩蔽的空间，其中进一步蚀刻该基底以在 该基底中形成沟槽。已经发现使用正性光致抗蚀剂的硬掩模图案化在该基底上产生高分辨 率图案。然而，需要使用正性光致抗蚀剂在基底中提供非常窄和深的沟槽。
发明内容
本发明涉及在器件上形成图案使得在基底上形成反色调图案的方法，该方法使用 用硬化性化合物连同硬掩模技术冻结的正性光致抗蚀剂图案。所述光致抗蚀剂的冻结允许 使用宽范围的硬掩模材料，因为硬掩模涂料组合物的溶剂不溶解冻结的光致抗蚀剂，而它 将溶解未冻结的光致抗蚀剂并因此是不相容的。硬掩模技术允许非常深且窄的沟槽在基底 中形成。发明概述本发明涉及在器件上形成反色调图像的方法，包括a)在基底上形成吸收性底层；b)在所述底层上形成正性光致抗蚀剂的涂层；
c)将所述正性光致抗蚀剂成像式曝光和显影，从而形成光致抗蚀剂图案；d)用硬化性化合物处理所述光致抗蚀剂图案，从而形成经硬化的光致抗蚀剂图 案；e)在所述经硬化的光致抗蚀剂图案上由硅涂料组合物形成硅涂层，其中所述硅涂 层比所述光致抗蚀剂图案厚，和进一步其中所述硅涂料组合物包含硅聚合物和有机涂料溶 剂；f)干蚀刻所述硅涂层以除去所述硅涂层直到所述硅涂层具有与所述光致抗蚀剂 图案几乎相同的厚度；和g)干蚀刻以除去所述光致抗蚀剂和底层，从而在所述光致抗蚀剂图案的原始位置 下方形成沟槽。所述硬化性化合物可以包含至少2个氨基(NH2)。所述硬化性化合物可以具有以下结构(I)，
权利要求
1.在器件上形成反色调图像的方法，包括；a)在基底上形成吸收性底层；b)在所述底层上形成正性光致抗蚀剂的涂层；c)将所述正性光致抗蚀剂成像式曝光和显影，从而形成光致抗蚀剂图案；d)用硬化性化合物处理所述光致抗蚀剂图案，从而形成经硬化的光致抗蚀剂图案；e)在所述经硬化的光致抗蚀剂图案上由硅涂料组合物形成硅涂层，其中所述硅涂层比 所述光致抗蚀剂图案厚，和进一步其中所述硅涂料组合物包含硅聚合物和有机涂料溶剂；f)干蚀刻所述硅涂层以除去所述硅涂层直到所述硅涂层具有与所述光致抗蚀剂图案 几乎相同的厚度；和g)干蚀刻以除去所述光致抗蚀剂和底层，从而在所述光致抗蚀剂图案的原始位置下方 形成沟槽。
2.权利要求1的方法，其中所述硬化性化合物包含至少2个氨基(NH2)。
3.权利要求1或2的方法，还包括干蚀刻所述基底的步骤。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中在步骤g)中，所述干蚀刻包括在一个连续步骤 中使用相同气体组合物以除去光致抗蚀剂和底层。
5.权利要求1-3中任一项的方法，其中在步骤g)中，所述干蚀刻包括首先除去光致抗 蚀剂，接着进行除去底层的单独步骤。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述硬化性化合物具有以下结构(I)，
7.权利要求6的方法，其中η是1。
8.权利要求6或7的方法，其中所述硬化性化合物选自1，2_二氨基乙烷、1，3_丙二胺 和1，5_ 二氨基-2-甲基戊烷。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其中所述光致抗蚀剂图案的处理步骤采用蒸发的硬 化性化合物。
10.权利要求1-9中任一项的方法，其中所述处理步骤包括加热步骤。
11.权利要求10的方法，其中所述处理步骤包括在蒸发的硬化性化合物存在下加热所 述光致抗蚀剂图案。
12.权利要求10或11的方法，其中所述加热步骤在大约80°C-大约225°C的范围内。
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中所述底层具有大于80重量％的碳含量。
14.权利要求1-13中任一项的方法，其中所述成像式曝光选自248nm、193nm、157nm、 EUV 禾口 e-束。
15.权利要求1-14中任一项的方法，其中所述硅涂料组合物的硅聚合物是倍半硅氧烷 聚合物。
16.权利要求1-15中任一项的方法，其中所述硅涂料组合物的有机溶剂也是用于所述 未经处理的光致抗蚀剂层的溶剂。
17.权利要求1-16中任一项的方法，其中步骤g)中的用于除去硅层的干蚀刻气体包含氟烃。
18.权利要求17的方法，其中所述氟烃是CF4。
19.权利要求1-18中任一项的方法，其中步骤f)中的干蚀刻气体包含氧气。
20.通过权利要求1-19中任一项的方法获得的产物。
21.通过使用根据权利要求1-19中任一项的在器件上形成反色调图像的方法获得的 微电子器件。
全文摘要
本发明涉及在器件上形成反色调图像的方法，包括a)在基底上形成吸收性底层；b)在所述底层上形成正性光致抗蚀剂的涂层；c)形成光致抗蚀剂图案；d)用硬化性化合物处理所述第一光致抗蚀剂图案，从而形成经硬化的光致抗蚀剂图案；e)在所述经硬化的光致抗蚀剂图案上由硅涂料组合物形成硅涂层；f)干蚀刻所述硅涂层以除去所述硅涂层直到所述硅涂层具有与所述光致抗蚀剂图案几乎相同的厚度；和g)干蚀刻以除去所述光致抗蚀剂和底层，从而在所述光致抗蚀剂图案的原始位置下方形成沟槽。本发明进一步涉及上述方法的产物和由使用上述方法制成的微电子器件。
文档编号H01L21/027GK102124413SQ200980131798
公开日2011年7月13日 申请日期2009年3月30日 优先权日2008年8月15日
发明者D·J·阿卜杜拉, M·尼瑟, R·R·达莫尔 申请人:Az电子材料美国公司